JP2019129663A - Estimation device and estimation method - Google Patents
Estimation device and estimation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019129663A JP2019129663A JP2018011519A JP2018011519A JP2019129663A JP 2019129663 A JP2019129663 A JP 2019129663A JP 2018011519 A JP2018011519 A JP 2018011519A JP 2018011519 A JP2018011519 A JP 2018011519A JP 2019129663 A JP2019129663 A JP 2019129663A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- rotating machine
- temperature
- magnet temperature
- estimation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転機の永久磁石温度を推定するための推定装置および推定方法に関する。 The present invention relates to an estimation apparatus and estimation method for estimating the permanent magnet temperature of a rotating machine.
発電機または電動機といった永久磁石を備えた回転機においては、駆動により回転機内部で発生する損失により、回転機内の永久磁石の温度が上昇する。永久磁石温度が過度に上昇すると、永久磁石が不可逆減磁してしまう恐れがある。このような不可逆減磁を防止するためには、永久磁石温度を取得し、不可逆減磁が発生する温度を超えないように、負荷電流を適切に制御することが望ましい。しかし、回転機の永久磁石がロータに設けられている場合または小型化、高速回転化等の要請により温度検出器を取り付けるスペースがない場合等、永久磁石に温度検出器を取り付けて永久磁石温度の検出を行うことが難しい場合がある。 In a rotating machine equipped with a permanent magnet, such as a generator or an electric motor, the temperature of the permanent magnet in the rotating machine rises due to a loss generated inside the rotating machine due to driving. If the permanent magnet temperature rises excessively, the permanent magnet may be irreversibly demagnetized. In order to prevent such irreversible demagnetization, it is desirable to obtain the permanent magnet temperature and appropriately control the load current so as not to exceed the temperature at which the irreversible demagnetization occurs. However, if the permanent magnet of the rotating machine is provided on the rotor, or if there is no space for attaching the temperature detector due to requirements such as downsizing or high speed rotation, the temperature detector is attached to the permanent magnet It may be difficult to detect.
これに関し、下記特許文献1および2において、永久磁石温度を直接検出することなく、永久磁石温度を推定するための方法が提案されている。
In this regard,
しかし、特許文献1の推定方法では、回転機(モータ)の電流位相を0に制御した上で、その際の電流および電圧を計測する必要があり、例えば、発電機として用いられる回転機が整流器に接続されている場合または回転機にレゾルバ等の回転角度検出器を取り付けることができない場合等、電流の位相を任意に制御することができない場合には、高精度な永久磁石温度の推定を行うことができない問題がある。
However, in the estimation method of
また、特許文献2の推定方法では、回転機(モータ)に流れる電流を一時的に0にした上で、その際に発生する誘起電圧を計測する必要があり、例えば、発電機として用いられる回転機において発電を停止できない場合等、回転機に流れる電流を一時的に0にすることができない場合には、永久磁石温度の推定を行うことができない問題がある。
Further, in the estimation method of
本発明は上記に鑑みなされたものであり、回転機の動作中に回転機に対して特段の制御を行うことなく回転機の永久磁石温度を高精度に推定することができる推定装置および推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an estimation apparatus and estimation method capable of estimating the permanent magnet temperature of a rotating machine with high accuracy without performing special control on the rotating machine during operation of the rotating machine. Intended to provide.
本発明の一態様に係る推定装置は、永久磁石を備えた回転機における永久磁石温度を推定するための推定装置であって、第1データと、第2データとを記憶する記憶器と、前記回転機を流れる相電流を検出する電流検出器と、前記回転機の線間電圧を検出する電圧検出器と、演算器と、を備え、前記第1データは、前記永久磁石温度と、前記相電流と、前記回転機のインダクタンスとの間の関係を示すデータであり、前記第2データは、前記永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示すデータであり、前記演算器は、検出された前記相電流から前記相電流の基本波成分を取り出し、検出された前記線間電圧から前記線間電圧の基本波成分および前記回転機の角速度を取り出す波形変換処理を行う波形変換処理部と、前記永久磁石温度を推定するための推定演算処理を行う推定演算処理部と、を含み、前記推定演算処理部は、前記第1データに基づいて、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分から前記永久磁石温度における前記インダクタンスを決定する第1データ適用部と、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分、前記線間電圧の基本波成分、前記角速度、前記第1データ適用部で決定された前記インダクタンス、および前記回転機の相抵抗から前記磁石磁束を算出する磁石磁束算出部と、前記第2データに基づいて、算出された前記磁石磁束から前記永久磁石温度を決定する第2データ適用部と、を有し、前記推定演算処理部は、前記インダクタンスを決定する際の前記永久磁石温度として、最初は予め定められた前記永久磁石温度を用い、以降は、前記第2データ適用部で決定された前記永久磁石温度を用いて、繰り返し前記推定演算処理を行うことにより、前記永久磁石温度を決定し、前記インダクタンスを決定する際に用いた前記永久磁石温度と前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度との差が所定の範囲内になった場合に、前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度を推定された前記永久磁石温度として出力するよう構成されている。 An estimation apparatus according to an aspect of the present invention is an estimation apparatus for estimating a permanent magnet temperature in a rotating machine including a permanent magnet, the storage storing the first data and the second data, and A current detector for detecting a phase current flowing through a rotating machine, a voltage detector for detecting a line voltage of the rotating machine, and an arithmetic unit, wherein the first data includes the temperature of the permanent magnet, and the phase The second data is data indicating a relationship between the permanent magnet temperature and the magnet magnetic flux, and the computing unit is configured to detect the phase detected from the current and the inductance of the rotating machine. A waveform conversion processing unit for extracting a fundamental wave component of the phase current from a current, and performing a waveform conversion process for extracting a fundamental wave component of the line voltage and an angular velocity of the rotating machine from the detected line voltage; and the permanent magnet Temperature And an estimation operation processing unit for performing an estimation operation process for determining the permanent current from the fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process based on the first data. A first data application unit that determines the inductance at the magnet temperature, and a fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process, a fundamental wave component of the line voltage, the angular velocity, and the first data application unit. A magnetic flux calculating unit for calculating the magnetic flux from the inductance and the phase resistance of the rotating machine, and second data for determining the permanent magnet temperature from the calculated magnetic flux based on the second data. And the estimation calculation processing unit initially sets the permanent magnet as the permanent magnet temperature when determining the inductance. Thereafter, when the permanent magnet temperature is determined and the inductance is determined by repeatedly performing the estimation calculation process using the permanent magnet temperature determined by the second data application unit. When the difference between the permanent magnet temperature used and the permanent magnet temperature determined by the estimation calculation process is within a predetermined range, the permanent magnet temperature determined by the estimation calculation process is estimated. It is comprised so that it may output as a permanent magnet temperature.
上記構成によれば、回転機を流れる相電流および回転機の線間電圧から、永久磁石温度と相電流と回転機のインダクタンスとの間の関係を示す第1データおよび永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示す第2データを用いて、収束演算である推定演算処理により永久磁石温度が算出される。この推定演算処理においては、電流位相を制御する必要はなく、回転機の回転中に計測可能な相電流および線間電圧から永久磁石温度が算出されるため、回転機に対して特段の制御を行う必要がない。したがって、回転機の動作中に回転機に対して特段の制御を行うことなく回転機の永久磁石温度を高精度に推定することができる。 According to the above configuration, the first data indicating the relationship between the permanent magnet temperature, the phase current, and the inductance of the rotating machine from the phase current flowing through the rotating machine and the line voltage of the rotating machine, and the magnetic flux with respect to the permanent magnet temperature. The permanent magnet temperature is calculated by the estimation operation process which is a convergence operation using the second data indicating the relationship. In this estimation calculation process, it is not necessary to control the current phase, and since the permanent magnet temperature is calculated from the measurable phase current and line voltage during rotation of the rotating machine, special control of the rotating machine is required. There is no need to do it. Therefore, the permanent magnet temperature of the rotating machine can be estimated with high accuracy without performing special control on the rotating machine during the operation of the rotating machine.
前記波形変換処理に用いられる前記相電流および前記線間電圧は、前記回転機が回転中かつ前記回転機に電流が流れているときにおいて検出された値であってもよい。 The phase current and the line voltage used for the waveform conversion process may be values detected when the rotating machine is rotating and current is flowing through the rotating machine.
前記回転機は、発電機であり、前記発電機は、整流器に電気的に接続されていてもよい。発電機に整流器が電気的に接続されている場合には、電流位相を任意に制御することができない。一方、上記態様においては、電流位相を任意に制御する必要がなくなるため、発電機に整流器が接続されたシステムにおいても発電機の永久磁石温度を高精度に推定することができる。 The rotating machine may be a generator, and the generator may be electrically connected to a rectifier. When a rectifier is electrically connected to the generator, the current phase can not be controlled arbitrarily. On the other hand, in the above aspect, since it is not necessary to control the current phase arbitrarily, the permanent magnet temperature of the generator can be estimated with high accuracy even in a system in which a rectifier is connected to the generator.
前記推定装置は、前記回転機のコイル温度を検出する温度検出器を備え、前記演算器は、前記回転機が回転中かつ前記回転機に電流が流れていないときにおいて検出された前記線間電圧から前記磁石磁束を算出し、算出された前記磁石磁束が、前記永久磁石温度が前記コイル温度であるときの磁石磁束となるように、前記第2データを補正する第2データ補正部を含んでもよい。これによれば、第2データを、永久磁石温度を推定する回転機に取り付けられた永久磁石の磁石磁力の個体差に応じて補正することができる。したがって、永久磁石温度をより高精度に推定することができる。 The estimation device includes a temperature detector that detects a coil temperature of the rotating machine, and the computing unit is a voltage between the lines detected when the rotating machine is rotating and no current flows in the rotating machine. And a second data correction unit that corrects the second data such that the magnet magnetic flux is calculated from the above and the calculated magnet magnetic flux becomes the magnet magnetic flux when the permanent magnet temperature is the coil temperature. Good. According to this, the second data can be corrected according to the individual difference of the magnet magnetic force of the permanent magnet attached to the rotating machine that estimates the permanent magnet temperature. Therefore, the permanent magnet temperature can be estimated more accurately.
前記推定装置は、前記回転機のコイル温度を検出する温度検出器を備え、前記磁石磁束算出部は、検出された前記コイル温度に基づいて、前記相抵抗を補正してもよい。これによれば、回転機の相抵抗を、永久磁石温度を推定する際の値に補正することができる。したがって、永久磁石温度をより高精度に推定することができる。 The estimation device may include a temperature detector that detects a coil temperature of the rotating machine, and the magnet magnetic flux calculation unit may correct the phase resistance based on the detected coil temperature. According to this, it is possible to correct the phase resistance of the rotating machine to a value when estimating the permanent magnet temperature. Therefore, the permanent magnet temperature can be estimated more accurately.
本発明の他の態様に係る推定方法は、永久磁石を備えた回転機における永久磁石温度を推定するための推定方法であって、前記回転機を流れる相電流を検出し、前記回転機の線間電圧を検出し、検出された前記相電流から前記相電流の基本波成分を取り出し、検出された前記線間電圧から前記線間電圧の基本波成分および前記回転機の角速度を取り出す波形変換処理を行い、前記永久磁石温度を推定するための推定演算処理を行うものであり、前記推定演算処理は、前記永久磁石温度と、前記相電流と、前記回転機のインダクタンスとの間の関係を示す第1データに基づいて、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分から前記永久磁石温度における前記インダクタンスを決定し、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分、前記線間電圧の基本波成分、前記角速度、決定された前記インダクタンス、および前記回転機の相抵抗から前記磁石磁束を算出し、前記永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示す第2データに基づいて、算出された前記磁石磁束から前記永久磁石温度を決定する、処理を含み、前記インダクタンスを決定する際の前記永久磁石温度として、最初は予め定められた前記永久磁石温度を用い、以降は、前記第2データ適用部で決定された前記永久磁石温度を用いて、繰り返し前記推定演算処理を行うことにより、前記永久磁石温度を決定し、前記インダクタンスを決定する際に用いた前記永久磁石温度と前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度との差が所定の範囲内になった場合に、前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度を推定された前記永久磁石温度とする。 An estimation method according to another aspect of the present invention is an estimation method for estimating a permanent magnet temperature in a rotating machine provided with a permanent magnet, which detects a phase current flowing through the rotating machine, and a line of the rotating machine Waveform conversion processing for detecting an inter-voltage, extracting a fundamental wave component of the phase current from the detected phase current, and extracting a fundamental wave component of the line voltage and an angular velocity of the rotating machine from the detected line voltage The estimation calculation process for estimating the permanent magnet temperature is performed, and the estimation calculation process indicates a relationship between the permanent magnet temperature, the phase current, and the inductance of the rotating machine. Based on first data, the inductance at the permanent magnet temperature is determined from the fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process, and the phase extracted by the waveform conversion process The magnetic flux is calculated from the fundamental wave component of the flow, the fundamental wave component of the line voltage, the angular velocity, the determined inductance, and the phase resistance of the rotating machine, and shows the relationship with respect to the permanent magnet temperature. Based on the second data, including the process of determining the permanent magnet temperature from the calculated magnet magnetic flux, the predetermined permanent magnet temperature is initially set as the permanent magnet temperature when determining the inductance. After that, the permanent magnet temperature was repeatedly determined by using the permanent magnet temperature determined by the second data application unit to determine the permanent magnet temperature and used for determining the inductance. When the difference between the permanent magnet temperature and the permanent magnet temperature determined by the estimation calculation process is within a predetermined range, the estimation calculation process Thus the estimated the determined the permanent magnet temperature the permanent magnet temperature.
上記方法によれば、回転機を流れる相電流および回転機の線間電圧から、永久磁石温度と相電流と回転機のインダクタンスとの間の関係を示す第1データおよび永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示す第2データを用いて、収束演算である推定演算処理により永久磁石温度が算出される。この推定演算処理においては、電流位相の情報は不要であり、回転機の回転中に計測可能な相電流および線間電圧から永久磁石温度が算出されるため、回転機に対して特段の制御を行う必要がない。したがって、回転機の動作中に回転機に対して特段の制御を行うことなく回転機の永久磁石温度を高精度に推定することができる。 According to the above method, from the phase current flowing through the rotating machine and the line voltage of the rotating machine, the first data indicating the relationship between the permanent magnet temperature, the phase current and the inductance of the rotating machine, and the magnetic flux with respect to the permanent magnet temperature. The permanent magnet temperature is calculated by the estimation operation process which is a convergence operation using the second data indicating the relationship. In this estimation calculation process, information on current phase is not necessary, and since the permanent magnet temperature is calculated from the phase current and the line voltage that can be measured during rotation of the rotating machine, special control of the rotating machine is required. There is no need to do it. Therefore, the permanent magnet temperature of the rotating machine can be estimated with high accuracy without performing special control on the rotating machine during the operation of the rotating machine.
本発明によれば、回転機の動作中に回転機に対して特段の制御を行うことなく回転機の永久磁石温度を高精度に推定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the permanent magnet temperature of a rotary machine can be estimated with high precision, without performing special control with respect to a rotary machine during operation | movement of a rotary machine.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals throughout all the drawings, and redundant description will be omitted.
[概略構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る推定装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態において、推定装置1は、回転駆動装置11に同期して回転する同期発電機(以下、発電機)として機能する回転機12に設けられた永久磁石121の温度(永久磁石温度Tmag)を推定するように構成されている。
[Schematic configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
回転機12は、永久磁石121を備えた回転子12aと、コイル122を備えた固定子12bとを備えている。なお、図1には、6スロットの固定子12bを例示しているが、回転機12のスロット数、極数等は、これに限られず、種々採用可能である。また、回転機12のその他の構成についても種々の態様が採用可能である。回転機12は、回転駆動装置11に同期して回転し、それに伴って発生する電流を出力する。
The
回転機12の電流出力部には、整流器13が電気的に接続されている。整流器13は交流電力を直流電力に変換し、負荷14に電力供給する。回転駆動装置11は、図示しない駆動制御装置により制御される。なお、整流器13と負荷14との間には、図示しない電圧変換器(DC−DCコンバータ)が接続され、負荷14の電源として適切な電圧に変換される。負荷14への電源供給等の負荷制御は、負荷制御装置15が行う。このようにして、本実施の形態におけるシステム10は、回転駆動装置11の回転駆動力を回転機12で電力に変換し、整流器13を介して負荷14に供給することで、負荷14の電源を確保するように構成されている。
The
図1に示す推定装置1は、入力器2、記憶器3、演算器4、および出力器5を備えている。推定装置1の各構成2〜5は、バス6により相互にデータ伝達を行う。推定装置1は、システム10の制御装置(例えば駆動制御装置、負荷制御装置15等)または推定演算処理用に設けられたコンピュータによって構成されてもよいし、システム10とは別に(遠隔に)設けられたコンピュータによって構成されてもよい。また、推定装置1を構成する一部の機能をシステム10の制御装置が発揮し、他の機能を遠隔のコンピュータが発揮し、これらのコンピュータ間において無線通信等の通信手段によってデータの相互通信が行われるように構成されてもよい。
The
入力器2には、電流検出器7、電圧検出器8および温度検出器9が接続されている。電流検出器7は、回転機12を流れる相電流Iuを検出する。電圧検出器8は、回転機12の線間電圧Vuvを検出する。温度検出器9は、回転機12の固定子12bのコイル122の温度(コイル温度)Tcoilを検出する。入力器2には、これらの検出器7〜9で検出された値が入力される。また、入力器2は、ユーザが所定の入力装置(図示せず)から入力した設定値等が入力可能に構成されてもよい。
A
記憶器3は、入力器2に入力された情報を記憶する。また、記憶器3には、推定演算処理のための演算プログラムと、推定演算処理に用いる第1データおよび第2データと、回転機12の相抵抗Ruとが記憶される。また、記憶器3には、入力器2に入力される値(例えば、各検出器7〜9により検出された値)も記憶される。
The
第1データおよび第2データは、回転機12の所定の設定温度時(例えば20℃等)における相抵抗Ruおよびインダクタンス(巻線相インダクタンス)Luoを用いて電磁界解析により作製される。これに際し、常温時における回転機12の相抵抗RuおよびインダクタンスLuoが実測または電磁界解析により算出される。
The first data and the second data are produced by electromagnetic field analysis using the phase resistance R u and the inductance (winding phase inductance) L ou at a predetermined set temperature (for example, 20 ° C.) of the
第1データは、回転機12の永久磁石121の温度(永久磁石温度)Tmagと、相電流Iuと、回転機12のインダクタンスLuとの間の関係を示すデータである。図2は、本実施の形態における第1データに基づくグラフを示す図である。図2に示すように、回転機12のインダクタンスLuは、永久磁石温度Tmagおよび相電流Iuの変化に応じて変化する。図2においては、特に、永久磁石温度Tmagの変化に応じてインダクタンスLuが大きく変化することが示されている。
The first data is data indicating the relationship between the temperature (permanent magnet temperature) T mag of the
なお、図2においては、永久磁石温度Tmagが非連続なグラフ(3つの温度T1〜T3のそれぞれにおける相電流Iuに対するインダクタンスLuのグラフ)を例示しているが、これに代えて、永久磁石温度Tmagが連続的なデータ(例えば3次元マップとして示されるデータ)が用いられてもよい。
Although FIG. 2 exemplifies a graph in which the permanent magnet temperature T mag is discontinuous (a graph of the inductance L u with respect to the phase current I u at each of the three
また、第2データは、永久磁石温度Tmagに対する磁石磁束Ψuに関する関係を示すデータである。図3は、本実施の形態における第2データに基づくグラフを示す図である。図3に示すように、本実施の形態において、永久磁石温度Tmagに対する磁石磁束Ψuの関係は、2次曲線で近似されている。すなわち、図3のグラフは、Ψu=−A・Tmag 2−B・Tmag+C(A,B,Cは正の定数)で表される。 The second data is data indicating the relationship between the permanent magnet temperature T mag and the magnet flux Ψ u . FIG. 3 is a diagram showing a graph based on the second data in the present embodiment. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the relationship between the permanent magnet temperature T mag and the magnet magnetic flux Ψ u is approximated by a quadratic curve. That is, the graph in FIG. 3 is represented by Ψ u = −A · T mag 2 −B · T mag + C (A, B and C are positive constants).
なお、第1データおよび第2データは、図2および図3に示すような、近似を用いた連続値(グラフ化または関数化可能な値)としてもよいし、離散的なテーブルデータとして構成されてもよい。 Note that the first data and the second data may be continuous values (values that can be graphed or functioned) using approximation as shown in FIGS. 2 and 3 or configured as discrete table data May be.
演算器4は、記憶器3に記憶された各種の情報に基づいて回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する推定演算処理を実行する。このために、演算器4は、演算プログラムに基づいて、波形変換処理部41、推定演算処理部42および第2データ補正部43等の機能を発揮する。
Arithmetic unit 4 executes estimation operation processing for estimating permanent magnet temperature T mag of rotating
[推定演算処理]
以下、本実施の形態における推定演算処理について説明する。図4は、本実施の形態における推定演算処理の流れを示すフローチャートである。まず、演算器4は、回転機12が回転中かつ回転機12に電流が流れているとき(整流器13に電流が流れているとき)において、電流検出器7により検出される相電流Iuおよび電圧検出器8により検出される線間電圧Vuvを取得する(ステップS1)。本実施の形態におけるシステム10が航空機等の移動体の場合、回転機12の回転中かつ電流が流れているときは、移動体の移動時(飛行時、航行時または走行時等)を意味する。相電流Iuおよび線間電圧Vuv検出時における回転機12の回転速度は不定であっても一定であってもよい。
[Estimate operation processing]
The estimation calculation process in the present embodiment will be described below. FIG. 4 is a flowchart showing a flow of estimation calculation processing in the present embodiment. First, when the rotating
波形変換処理部41は、取得した相電流Iuおよび線間電圧Vuvに対して波形変換処理を行う(ステップS2)。より具体的には、波形変換処理部41は、相電流Iuから相電流Iuの基本波成分を取り出し、線間電圧Vuvから線間電圧Vuvの基本波成分および回転機12の角速度ωを取り出す。各基本波成分は、元の相電流Iuおよび線間電圧Vuvの波形から高調波成分を取り除いた波形を示す。基本波成分の取り出しには、例えば離散フーリエ変換および周波数/電圧変換(F/V変換)が用いられる。元の波形をf(x)とすると、基本波成分f1(x)は以下のように表される。ただし、Nはサンプリング数を示す。
The waveform
波形変換処理部41は、相電流Iuおよび線間電圧Vuvの元の波形に対してそれぞれ上記数式を適用する。波形変換処理部41は、得られた相電流Iuの基本波成分f1(x)から電流振幅Iu1および電流位相θIu1を取り出す。同様に、波形変換処理部41は、得られた線間電圧Vuvの基本波成分f1(x)から電圧振幅Vuv1および電圧位相θVuv1を取り出す。さらに、波形変換処理部41は、電流位相θIu1および電圧位相θVuv1から相電流(電流振幅Iu1)に対する線間電圧(電圧振幅Vuv1)の位相差φ=θVuv1−θIu1を算出する。また、波形変換処理部41は、線間電圧Vuvの基本波成分f1(x)から回転機12の回転数Ngen[rpm]を取り出す。さらに、波形変換処理部41は、回転数Ngenから回転機12の角速度ω[rad/s]を生成する。角速度ωは、ω=2π(Ngen/60)で表される。
The waveform
推定演算処理部42は、永久磁石温度Tmagを推定するための推定演算処理を行う。このために、推定演算処理部42は、第1データ適用部421、磁石磁束算出部422および第2データ適用部423等の機能を含む。
The estimation
第1データ適用部421は、推定演算処理として永久磁石温度Tmagの収束演算を実行する。そのために、第1データ適用部421は、永久磁石温度の比較対象となる初期値(古い値)としてTmag(old)をT0に設定する(ステップS3)。初期値T0は、例えば、常温とされる温度(例えば28℃等)に設定される。
The first
第1データ適用部421は、設定された初期値Tmag(old)=T0および第1データを用いてインダクタンスLuを算出する(ステップS4)。より具体的には、第1データ適用部421は、第1データに基づいて、波形変換処理により取り出した相電流の基本波成分(振幅Iu1)から永久磁石温度Tmag(old)におけるインダクタンスLuを決定する(ステップS5)。上述の通り、第1データは、相電流Iuと、永久磁石温度Tmagと、インダクタンスLuとの関係を示しているため、相電流IuがIu1であり、永久磁石温度TmagがTmag(old)である場合のインダクタンスLuが第1データより求められる。
The first
磁石磁束算出部422は、波形変換処理により取り出した相電流の基本波成分(Iu1,θIu1)、線間電圧の基本波成分(Vuv1,θVuv1)、角速度ω、第1データ適用部421で決定されたインダクタンスLu、および記憶器3に記憶されている回転機12の相抵抗Ruから磁石磁束Ψuを算出する(ステップS5)。
The magnet
図5は、回転機の基本ベクトル図である。図5において回転機12の起電力Eu1は、Eu1=ωΨuで表される。したがって、磁石磁束Ψuは、Ψu=Eu1/ωとなる。さらに、磁石磁束Ψuは、図5のベクトル図より、以下のように示される。
FIG. 5 is a basic vector diagram of the rotating machine. In FIG. 5, the electromotive force E u1 of the rotating
第2データ適用部423は、第2データに基づいて、算出された磁石磁束Ψuから永久磁石温度Tmagを決定する(ステップS6)。決定した永久磁石温度Tmagを元のTmag(old)と区別するためにTmag(new)とする。上述の通り、第2データは、永久磁石温度Tmagに対する磁石磁束Ψuに関する関係を示しているため、磁石磁束Ψuが上記のように算出された値である場合の永久磁石温度Tmag(new)が第2データより求められる。
The second
推定演算処理部42は、インダクタンスLuを決定する際(ステップS4)に用いた永久磁石温度Tmag(old)と推定演算処理によって決定された永久磁石温度Tmag(new)との差が所定の範囲内であるか否か、例えば、Tmag(new)−Tmag(old)が所定の値Tref未満であるか否かを判定する(ステップS7)。
The estimation
上記永久磁石温度の差が所定の範囲内でない場合(ステップS7でNo)、推定演算処理部42は、再度インダクタンスLuを決定する際の永久磁石温度Tmag(old)を、今回の推定演算処理によって第2データ適用部423で決定された永久磁石温度Tmag(new)に設定する(ステップS8)。その上で、推定演算処理部42は、再度更新された永久磁石温度Tmag(old)を用いて推定演算処理を行い、新たな永久磁石温度Tmag(new)を決定する(ステップS4〜S6)。
If the difference between the permanent magnet temperatures is not within the predetermined range (No in step S7), the estimation
このようにして、推定演算処理部42は、インダクタンスLuを決定する際の永久磁石温度Tmag(old)として、最初は予め定められた永久磁石温度の初期値T0を用い、以降は、第2データ適用部423で決定された(前回の)永久磁石温度Tmag(new)を用いて、繰り返し推定演算処理を行うことにより、新たな永久磁石温度Tmag(new)を決定する。なお、ステップS7の判定において、インダクタンスLuを決定する際の永久磁石温度Tmag(old)として、永久磁石温度の初期値T0を用いる初回においては、ステップS7は実際に判定を行うことなく、永久磁石温度の差が所定の範囲内でないとしてステップS8に進んでもよい。
In this manner, the estimation
上記永久磁石温度の差が所定の範囲内になった場合(ステップS7でYes)、推定演算処理部42は、推定演算処理によって決定された(直近の)永久磁石温度Tmag(new)を推定された永久磁石温度Tmagとして出力器5から出力する(ステップS9)。
If the difference between the permanent magnet temperatures falls within the predetermined range (Yes in step S7), the estimation
本実施の形態において、出力器5は、負荷制御装置15に接続されている。推定装置1で推定された永久磁石温度Tmagは、負荷制御装置15に入力される。負荷制御装置15は、永久磁石温度Tmagの変化に応じて負荷14に対する電力供給制御を行う。例えば、負荷制御装置15は、負荷14に供給する(負荷14が使用可能な)電力の最大値を変更する、または、複数の負荷14のうち電力を供給可能な負荷14の数を変更する。
In the present embodiment, the
これに加えて、または、これに代えて、出力器5から出力される永久磁石温度Tmagを回転駆動装置11の駆動制御装置に入力してもよい。この場合、駆動制御装置は、回転駆動装置11の制御アルゴリズムに、推定された永久磁石温度Tmagを反映させて、回転駆動装置11の動作中に回転機12の永久磁石121が不可逆減磁しないように回転駆動装置11を制御してもよい。これにより、永久磁石121が不可逆減磁することを防止することができるとともに、永久磁石121が不可逆減磁しない領域が明確となることにより、回転駆動装置11の性能を最大限発揮させることができる。
Additionally or alternatively, the permanent magnet temperature T mag output from the
上記構成によれば、回転機12を流れる相電流Iuおよび回転機12の線間電圧Vuvから、永久磁石温度Tmagと相電流Iuと回転機12のインダクタンスLuとの間の関係を示す第1データおよび永久磁石温度Tmagに対する磁石磁束Ψuに関する関係を示す第2データを用いて、収束演算である推定演算処理により永久磁石温度Tmag(Tmag(new))が算出される。回転機12のインダクタンスLuは、相電流Iuだけでなく永久磁石温度Tmagによっても変化するため、インダクタンスLuを含めた収束演算を行うことにより、インダクタンスLuの永久磁石温度Tmagによる変化も考慮した永久磁石温度Tmagの推定演算を行うことができる。これは、特に、高い回転数で使用される回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する場合、抵抗成分に比べてリアクタンス成分が大きい回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する場合に効果的である。
According to the above arrangement, the relationship between the line voltage V uv phase current flowing through the rotating
さらに、この推定演算処理においては、電流位相を制御する必要はなく、回転機12の回転中に計測可能な相電流Iuおよび線間電圧Vuvから永久磁石温度Tmagが算出されるため、回転機12に対して特段の制御を行う必要がない。したがって、回転機12の動作中に回転機12に対して特段の制御を行うことなく回転機12の永久磁石温度Tmagを高精度に推定することができる。
Further, in this estimation calculation processing, since it is not necessary to control the current phase, the permanent magnet temperature T mag is calculated from the phase current I u and the line voltage V uv which can be measured during rotation of the rotating
特に、本実施の形態のように、発電機である回転機12に整流器13が電気的に接続されている場合には、整流器13は、受動的な電流変換器であるため、整流器13から回転機12に対して電流位相を任意に制御することができない。一方、上記態様においては、電流位相を任意に制御する必要がないため、発電機である回転機12に整流器13が電気的に接続されたシステムにおいても発電機である回転機12の永久磁石温度Tmagを高精度に推定することができる。
In particular, in the case where the
また、電流検出器7および電圧検出器8で検出された相電流Iuおよび線間電圧Vuvに対して波形変換処理を行うことにより、高調波成分を除いた基本波成分を用いて永久磁石温度Tmagの推定を行うため、整流器13における電力変換のためのスイッチングに起因する高調波によって永久磁石温度Tmagの推定精度が悪化するのを防止することができる。
In addition, by performing waveform conversion processing on the phase current I u and the line voltage V uv detected by the
また、上記構成によれば、回転機12の回転数によらず(高い場合でも低い場合でも)回転機12の回転中に高い精度で永久磁石温度Tmagを推定することができる。また、発電機である回転機12において、発電量(負荷電流)の多寡によらず高い精度で永久磁石温度Tmagを推定することができる。さらに、永久磁石温度Tmagとコイル温度Tcoilとに差がある場合でも高い精度で永久磁石温度Tmagを推定することができる。このように、回転機12の状態によらずあらゆる条件下において永久磁石温度Tmagを高精度に推定することができるため、様々な用途に用いられる回転機12、および、様々な環境下におかれた回転機12に対して好適に適用可能である。
Further, according to the above configuration, it is possible to estimate the permanent magnet temperature T mag with high accuracy during the rotation of the
また、上記構成によれば、少なくとも回転機12の相電流Iuおよび線間電圧Vuvを検出することができるシステムにおいて、既存のコンピュータに上記演算プログラムを実行させるだけで、高精度に推定できる永久磁石温度Tmagの推定演算処理を特別な設備を追加することなく実現することができる。
Moreover, according to the above configuration, in a system capable of detecting at least the phase current I u and the line voltage V uv of the rotating
[第2データの補正処理]
以下、上記推定演算処理をより高精度にするための追加的な処理について説明する。まず、回転機12に取り付けられた永久磁石121の磁石磁力の個体差を考慮した第2データの補正処理について説明する。
[2nd data correction process]
Hereinafter, additional processing for making the above estimation calculation processing more accurate will be described. First, the correction process of the second data in consideration of the individual difference of the magnet magnetic force of the
本実施の形態において、第2データ補正部43は、推定装置1が回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する前(図4に示すステップS1を開始する前)に、回転機12の永久磁石121の個体差に基づいて第2データを補正する。このために、第2データ補正部43は、回転機12が回転中かつ回転機12に電流が流れていないとき(無負荷の状態で回転機12を回転させた状態)において線間電圧Vuvaおよびコイル温度Tcoilを検出する。
In the present embodiment, the second
この際、回転機12と整流器13との間、あるいは整流器13と負荷14との間の配線は、図示しない遮断器により予め遮断状態とされる。この状態で回転機12を回転させることにより、回転機12が回転中かつ回転機12に電流が流れていない状態を実現する。本実施の形態のように、システム10が航空機等の移動体の場合には、第2データの補正処理は、例えば着陸時(機体整備時または機体納入時等)に行われる。
At this time, the wiring between the rotating
第2データ補正部43は、検出された線間電圧Vuva(このときの相電流Iuaは0)から式(2)を用いて磁石磁束Ψuaを算出する。第2データ補正部43は、算出された磁石磁束Ψuaが、永久磁石温度Tmagがコイル温度Tcoilであるときの磁石磁束となるように、第2データを補正する。ここで、回転機12が無負荷の状態におけるコイル温度Tcoilは、このときの永久磁石温度Tmagにほぼ等しいと考えられる。
The second
図6は、図3のグラフにおいて第2データの補正処理によって第2データが変化したことを示す図である。図3のグラフに示される第2データは、上述の通り、2次関数で表される。 FIG. 6 is a diagram showing that the second data is changed by the correction process of the second data in the graph of FIG. 3. The second data shown in the graph of FIG. 3 is represented by a quadratic function as described above.
例えば、図6において想像線で示される元の(補正前の)第2データにおいて、コイル温度Tcoilにおける磁石磁束は、Ψuoである。これに対し、算出された磁石磁束Ψuaが、Ψuoとは異なる(図6においてはより低い)値となった場合、第2データ補正部43は、第2データにより示される図3のグラフを磁石磁束の軸(縦軸)方向に平行移動させる。図6の例においては、補正後の第2データにおける2次関数が、Ψu=−A・Tmag 2−B・Tmag+Cから図6の実線で示されるΨu=−A・Tmag 2−B・Tmag+C’(C’=C−(Ψuo−Ψua))に補正される。
For example, in the original (before correction) second data shown by an imaginary line in FIG. 6, the magnet flux at the coil temperature T coil is Ψ uo . On the other hand, when the calculated magnet flux Ψua becomes a value different from uouo (lower in FIG. 6), the second
これによれば、第2データを、永久磁石温度Tmagを推定する回転機12に取り付けられた永久磁石121の磁石磁力の個体差に応じて補正することができる。したがって、永久磁石温度Tmagをより高精度に推定することができる。
According to this, it is possible to correct the second data according to the individual difference of the magnet magnetic force of the
また、本例では、第2データにより示されるグラフを磁石磁束の軸方向に平行移動させる態様としている。これは、永久磁石121の個体差によって磁石磁束Ψuの大きさは変化し得るが全体的な傾向(本例においては2次関数としての振る舞い)はほとんど変化しないと仮定していることに基づく。グラフの平行移動により第2データを補正することにより、1つの永久磁石温度Tmagと磁石磁束Ψuとの組み合わせを実測するだけで、簡単に第2データを永久磁石121の個体差に応じて補正することができる。
Further, in this example, the graph indicated by the second data is moved in parallel in the axial direction of the magnet magnetic flux. This is based on the assumption that the magnitude of the magnet flux Ψ u may change due to the individual differences of the
なお、上記例では、第2データにより示されるグラフを磁石磁束の軸方向に平行移動させる態様について説明したが、第2データの補正態様は、これに限られない。例えば、第2データが離散的なテーブルデータである場合、元の磁石磁束Ψuoに対する算出された磁石磁束Ψuaの変化率を磁石磁束Ψuの複数の値すべてに適用してもよい。この場合、例えば、永久磁石温度Tmagの複数の値Ti(i=1,2,…,n)のそれぞれに対して磁石磁束Ψuの複数の値Ψiが対応付けられている離散的な第2データにおいて、Ψua−Ψuo)/Ψuo=−0.02である場合、磁石磁束Ψuの複数の値Ψiのそれぞれに−0.02を掛けてもよい。 In the above example, the graph indicated by the second data is translated in the axial direction of the magnet flux, but the correction mode of the second data is not limited to this. For example, if the second data is a discrete table data, it may be applied to the rate of change of magnetic flux [psi ua calculated for the original magnetic flux [psi uo to all of the plurality of values of magnetic flux [psi u. In this case, for example, a plurality of values Ti (i = 1,2, ..., n) of the permanent magnet temperature T mag discrete first plurality of values Ψi magnet flux [psi u is associated to each In the two data, when Ψ ua −Ψ uo ) / Ψ uo = −0.02, each of a plurality of values Ψi of the magnetic flux Ψ u may be multiplied by −0.02.
上記のような第2データの補正処理は、システム10の起動時(移動体の移動前)に毎回行ってもよいし、システム10の起動時に定期的に(所定の回数起動する毎に)行ってもよいし、システム10を最初に起動する際に一回のみ行ってもよい。
The correction process of the second data as described above may be performed every time the
[相抵抗の補正処理]
以下、上記推定演算処理をより高精度にするための追加的な処理の第2の例として、相抵抗Ruの補正処理について説明する。
Correction process of phase resistance
Hereinafter, the correction process of the phase resistance R u will be described as a second example of the additional process for making the estimation calculation process more accurate.
本実施の形態において、磁石磁束算出部422は、検出されたコイル温度Tcoilに基づいて、相抵抗Ruを補正する。例えば、上記推定演算処理(図4のフローチャート)において、演算器4は、ステップS1で線間電圧Vuvおよび相電流Iuに加え、回転機12の回転中かつ通電時において温度検出器9で検出されるコイル温度Tcoilを取得する。その後、磁石磁束算出部422は、磁石磁束Ψuを算出する前に(ステップS1からステップS5に至るまでの間に)、コイル温度Tcoilに基づいて予め記憶器3に記憶されている相抵抗Ruを補正する。
In the present embodiment, the magnet magnetic
例えば、予め記憶器3に記憶されている相抵抗Ruが温度Tsにおける抵抗値である場合、補正後の相抵抗Ruaは、抵抗温度係数αとすると、以下のように表される。
For example, when the phase resistance R u stored in advance in the
このようにして補正された相抵抗Ruaは、記憶器3に記憶される。磁石磁束算出部422は、ステップS5において、当該補正後の相抵抗Ruaを用いて磁石磁束Ψuを算出する。すなわち、磁石磁束算出部422は、式(2)におけるRuをRuaに置き換えて磁石磁束Ψuを算出する。
The phase resistance R ua corrected in this manner is stored in the
これによれば、回転機12の相抵抗Ruを、永久磁石温度Tmagを推定する際の値に補正することができる。したがって、永久磁石温度Tmagをより高精度に推定することができる。これは、特に、低い回転数で使用される回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する場合等、リアクタンス成分に比べて抵抗成分が大きい回転機12の永久磁石温度Tmagを推定する場合に効果的である。
According to this, it is possible to correct the phase resistance R u of the
[変形例]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various improvement, change, and correction are possible within the range which does not deviate from the meaning.
例えば、上記実施の形態では、航空機の回転駆動装置11に接続され、発電機として機能する回転機12の永久磁石温度を推定する構成について説明したが、これに限られない。例えば、回転機12は、船舶、車両等の移動体の発電機、または、地上に施設された発電機であってもよいし、回転駆動力を発生する電動機であってもよい。このように、回転機12は、発電機でもよいし、電動機でもよい。
For example, although the above-mentioned embodiment explained composition which is connected to rotation drive 11 of an aircraft and presumes permanent magnet temperature of
特に、高速回転および/または真空環境下で駆動される回転機12のように、永久磁石温度Tmagが高温になり易い特殊環境用の回転機12、航空機用の回転機12のように、環境条件が頻繁に変化して環境条件に基づく永久磁石温度Tmagの推定が困難である回転機12、および、IoT技術を利用した回転機12のように、永久磁石温度の遠隔監視が重要となる回転機12において永久磁石温度Tmagを推定するために効果的である。
In particular, the rotating
また、回転機12には、例えば、PWM方式等を用いるインバータまたはコンバータ等、上記実施の形態で例示した整流器13以外の電力変換装置が接続されてもよい。
The rotating
また、上記実施の形態では、波形変換処理部41と推定演算処理部42とが一の演算器4の機能として実現される態様を説明したが、これに代えて、波形変換処理部41と推定演算処理部42とが、それぞれ別の演算器(コンピュータ)により実現されてもよい。
Further, in the above embodiment, the aspect in which the waveform
また、上記実施の形態では、波形変換処理部41が相電流Iuおよび線間電圧Vuvの基本波成分の取り出しを行うためにフーリエ変換を行う態様としたが、これに限られず、例えば各検出器で検出された相電流Iuおよび線間電圧Vuvに対してローパスフィルタを適用することにより、各基本波成分を取り出してもよい。
In the above embodiment, the waveform
以下、実際の発電機に対して上記実施の形態による推定演算処理を用いて永久磁石温度Tmagの推定を行い、永久磁石温度を実測した値との誤差を求めた試験の結果を示す。本試験においては、一の発電機において発電電力が大きい場合と中程度である場合との2種類の状態のそれぞれにおいて、発電機の回転数が高い場合、中程度である場合、低い場合の3種類を組み合わせた、合計6つの状態についてそれぞれ試験をおこなった。試験においては、各状態における発電機の相電流Iuおよび線間電圧Vuvを測定し、推定演算処理を行って永久磁石温度Tmagを推定するとともに、実際に永久磁石温度を測定し、推定した値と実測値との誤差を算出した。 Hereinafter, the result of the test which estimated permanent magnet temperature Tmag using the presumed arithmetic processing by the said embodiment with respect to an actual generator, and calculated | required the error with the value which measured permanent magnet temperature is shown. In this test, in each of the two types of states where the generated power is large and medium in one generator, when the number of revolutions of the generator is high, medium and low, 3 A total of six states were tested, each of which was a combination of types. In the test, the phase current I u and the line voltage V uv of the generator in each state are measured, the estimation arithmetic processing is performed to estimate the permanent magnet temperature T mag , and the permanent magnet temperature is actually measured and estimated. The error between the measured value and the measured value was calculated.
まず、比較例として、推定演算処理においてインダクタンスLuを固定値とした場合(図4のステップS8において、更新された永久磁石温度Tmag(new)を永久磁石温度Tmag(old)に設定せずに永久磁石温度Tmagの推定を行った場合)の各状態における誤差を以下の表1に示す。 First, as a comparative example, when the inductance L u is set to a fixed value in the estimation calculation process (in step S8 of FIG. 4, the updated permanent magnet temperature T mag (new) is set to the permanent magnet temperature T mag (old) The errors in each state) when estimation of the permanent magnet temperature T mag is performed without the above are shown in Table 1 below.
表1に示されるように、インダクタンスLuが収束演算に反映されない場合には、何れの状態(試験No.)においても誤差が認められた。 As shown in Table 1, when the inductance L u was not reflected in the convergence calculation, an error was recognized in any state (test No.).
一方、上記実施の形態に基づき、推定演算処理においてインダクタンスLuを更新された永久磁石温度Tmag(new)に基づいて更新しつつ永久磁石温度Tmagの推定を行った場合の各状態における誤差を以下の表2に示す。 On the other hand, based on the above embodiment, the error in each state when estimating permanent magnet temperature T mag while updating inductance L u based on updated permanent magnet temperature T mag (new) in the estimation calculation process Is shown in Table 2 below.
表2に示されるように、上記実施の形態における推定演算処理では、インダクタンスLuが収束演算に反映されることにより、何れの状態(試験No.)においても比較例(表1)に比べて誤差が大きく低減される結果となった。 As shown in Table 2, in the estimation calculation process according to the above-described embodiment, the inductance L u is reflected in the convergence calculation, which makes it possible to compare with the comparative example (Table 1) in any state (test No.). The result is that the error is greatly reduced.
以上より、本実施の形態における推定演算処理において、永久磁石温度Tmagが高精度に推定できることが示された。 From the above, it has been shown that the permanent magnet temperature T mag can be estimated with high accuracy in the estimation calculation process in the present embodiment.
本発明は、回転機の動作中に回転機に対して特段の制御を行うことなく回転機の永久磁石温度を高精度に推定することができる推定装置および推定方法を提供するために有用である。 The present invention is useful for providing an estimation apparatus and estimation method capable of estimating the permanent magnet temperature of a rotating machine with high accuracy without performing special control on the rotating machine during operation of the rotating machine. .
1 推定装置
3 記憶器
4 演算器
7 電流検出器
8 電圧検出器
9 温度検出器
12 回転機
13 整流器
41 波形変換処理部
42 推定演算処理部
43 第2データ補正部
121 永久磁石
421 第1データ適用部
422 磁石磁束算出部
423 第2データ適用部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1データと、第2データとを記憶する記憶器と、
前記回転機を流れる相電流を検出する電流検出器と、
前記回転機の線間電圧を検出する電圧検出器と、
演算器と、を備え、
前記第1データは、前記永久磁石温度と、前記相電流と、前記回転機のインダクタンスとの間の関係を示すデータであり、
前記第2データは、前記永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示すデータであり、
前記演算器は、
検出された前記相電流から前記相電流の基本波成分を取り出し、検出された前記線間電圧から前記線間電圧の基本波成分および前記回転機の角速度を取り出す波形変換処理を行う波形変換処理部と、
前記永久磁石温度を推定するための推定演算処理を行う推定演算処理部と、を含み、
前記推定演算処理部は、
前記第1データに基づいて、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分から前記永久磁石温度における前記インダクタンスを決定する第1データ適用部と、
前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分、前記線間電圧の基本波成分、前記角速度、前記第1データ適用部で決定された前記インダクタンス、および前記回転機の相抵抗から前記磁石磁束を算出する磁石磁束算出部と、
前記第2データに基づいて、算出された前記磁石磁束から前記永久磁石温度を決定する第2データ適用部と、を有し、
前記推定演算処理部は、前記インダクタンスを決定する際の前記永久磁石温度として、最初は予め定められた前記永久磁石温度を用い、以降は、前記第2データ適用部で決定された前記永久磁石温度を用いて、繰り返し前記推定演算処理を行うことにより、前記永久磁石温度を決定し、前記インダクタンスを決定する際に用いた前記永久磁石温度と前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度との差が所定の範囲内になった場合に、前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度を推定された前記永久磁石温度として出力する、推定装置。 An estimation apparatus for estimating permanent magnet temperature in a rotating machine provided with a permanent magnet, comprising:
A storage for storing the first data and the second data;
A current detector that detects a phase current flowing through the rotating machine;
A voltage detector for detecting a line voltage of the rotating machine;
And a computing unit,
The first data is data indicating a relationship between the permanent magnet temperature, the phase current, and the inductance of the rotating machine,
The second data is data indicating a relation of the magnet magnetic flux to the permanent magnet temperature,
The computing unit is
A waveform conversion processing unit that performs a waveform conversion process that extracts the fundamental wave component of the phase current from the detected phase current and extracts the fundamental wave component of the line voltage and the angular velocity of the rotating machine from the detected line voltage When,
An estimation operation processing unit that performs estimation operation processing for estimating the permanent magnet temperature;
The estimation operation processing unit
A first data application unit that determines the inductance at the permanent magnet temperature from a fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process based on the first data;
The magnet from the fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process, the fundamental wave component of the line voltage, the angular velocity, the inductance determined by the first data application unit, and the phase resistance of the rotating machine A magnetic flux calculating unit that calculates a magnetic flux;
And a second data application unit that determines the permanent magnet temperature from the calculated magnet magnetic flux based on the second data.
The estimation arithmetic processing unit initially uses the permanent magnet temperature determined in advance as the permanent magnet temperature at the time of determining the inductance, and thereafter the permanent magnet temperature determined by the second data application unit The permanent magnet temperature is determined by repeatedly performing the estimation operation process using the above, and the permanent magnet temperature used when determining the inductance and the permanent magnet temperature determined by the estimation operation process The estimation apparatus which outputs the said permanent magnet temperature determined by the said estimation arithmetic processing as said estimated permanent magnet temperature, when a difference becomes in a predetermined | prescribed range.
前記発電機は、整流器に電気的に接続されている、請求項1または2に記載の推定装置。 The rotating machine is a generator,
The estimation device according to claim 1, wherein the generator is electrically connected to a rectifier.
前記演算器は、前記回転機が回転中かつ前記回転機に電流が流れていないときにおいて検出された前記線間電圧から前記磁石磁束を算出し、算出された前記磁石磁束が、前記永久磁石温度が前記コイル温度であるときの磁石磁束となるように、前記第2データを補正する第2データ補正部を含む、請求項1から3の何れかに記載の推定装置。 A temperature detector for detecting a coil temperature of the rotating machine;
The arithmetic unit calculates the magnet magnetic flux from the line voltage detected when the rotating machine is rotating and no current flows in the rotating machine, and the calculated magnet flux is the temperature of the permanent magnet The estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a second data correction unit configured to correct the second data such that a magnet magnetic flux when the coil temperature is the coil temperature.
前記磁石磁束算出部は、検出された前記コイル温度に基づいて、前記相抵抗を補正する、請求項1から4の何れかに記載の推定装置。 A temperature detector for detecting a coil temperature of the rotating machine;
The estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet magnetic flux calculation unit corrects the phase resistance based on the detected coil temperature.
前記回転機を流れる相電流を検出し、
前記回転機の線間電圧を検出し、
検出された前記相電流から前記相電流の基本波成分を取り出し、検出された前記線間電圧から前記線間電圧の基本波成分および前記回転機の角速度を取り出す波形変換処理を行い、
前記永久磁石温度を推定するための推定演算処理を行うものであり、
前記推定演算処理は、
前記永久磁石温度と、前記相電流と、前記回転機のインダクタンスとの間の関係を示す第1データに基づいて、前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分から前記永久磁石温度における前記インダクタンスを決定し、
前記波形変換処理により取り出した前記相電流の基本波成分、前記線間電圧の基本波成分、前記角速度、決定された前記インダクタンス、および前記回転機の相抵抗から前記磁石磁束を算出し、
前記永久磁石温度に対する磁石磁束に関する関係を示す第2データに基づいて、算出された前記磁石磁束から前記永久磁石温度を決定する、処理を含み、
前記インダクタンスを決定する際の前記永久磁石温度として、最初は予め定められた前記永久磁石温度を用い、以降は、前記第2データ適用部で決定された前記永久磁石温度を用いて、繰り返し前記推定演算処理を行うことにより、前記永久磁石温度を決定し、前記インダクタンスを決定する際に用いた前記永久磁石温度と前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度との差が所定の範囲内になった場合に、前記推定演算処理によって決定された前記永久磁石温度を推定された前記永久磁石温度とする、推定方法。
An estimation method for estimating permanent magnet temperature in a rotating machine provided with a permanent magnet, comprising:
Detecting a phase current flowing through the rotating machine;
Detect the line voltage of the rotating machine,
The fundamental wave component of the phase current is extracted from the detected phase current, and the waveform conversion process is performed to extract the fundamental wave component of the line voltage and the angular velocity of the rotating machine from the detected line voltage.
Performing estimation arithmetic processing for estimating the permanent magnet temperature;
The estimation operation process is
Based on first data indicating the relationship between the permanent magnet temperature, the phase current, and the inductance of the rotating machine, the fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process is used at the permanent magnet temperature Determine the inductance,
The magnet magnetic flux is calculated from the fundamental wave component of the phase current extracted by the waveform conversion process, the fundamental wave component of the line voltage, the angular velocity, the determined inductance, and the phase resistance of the rotating machine,
Determining the permanent magnet temperature from the calculated magnet flux based on second data indicating a relationship of the magnet flux to the permanent magnet temperature;
As the permanent magnet temperature at the time of determining the inductance, the permanent magnet temperature initially determined in advance is used, and thereafter, the estimation is repeatedly performed using the permanent magnet temperature determined by the second data application unit. By performing arithmetic processing, the permanent magnet temperature is determined, and the difference between the permanent magnet temperature used in determining the inductance and the permanent magnet temperature determined by the estimation arithmetic processing falls within a predetermined range. When it becomes, the estimation method which makes the said permanent magnet temperature determined by the said estimation arithmetic processing the said permanent magnet temperature estimated.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018011519A JP7028656B2 (en) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | Estimator and estimation method |
PCT/JP2019/002432 WO2019146746A1 (en) | 2018-01-26 | 2019-01-25 | Estimation device and estimation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018011519A JP7028656B2 (en) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | Estimator and estimation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019129663A true JP2019129663A (en) | 2019-08-01 |
JP7028656B2 JP7028656B2 (en) | 2022-03-02 |
Family
ID=67395644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018011519A Active JP7028656B2 (en) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | Estimator and estimation method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7028656B2 (en) |
WO (1) | WO2019146746A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7560774B2 (en) * | 2023-02-28 | 2024-10-03 | ダイキン工業株式会社 | Motor drive device and compressor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001045800A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Method for controlling synchronous motor |
JP2006254521A (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Yaskawa Electric Corp | Control device of synchronous machine |
JP2013085377A (en) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Synchronous machine controller |
JP2013258809A (en) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Nissan Motor Co Ltd | Motor control device |
JP2014230486A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | イエフペ エネルジ ヌヴェルIfp Energies Nouvelles | Method and system of internal temperatures determination in synchronous electric machine using state observers |
-
2018
- 2018-01-26 JP JP2018011519A patent/JP7028656B2/en active Active
-
2019
- 2019-01-25 WO PCT/JP2019/002432 patent/WO2019146746A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001045800A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Method for controlling synchronous motor |
JP2006254521A (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Yaskawa Electric Corp | Control device of synchronous machine |
JP2013085377A (en) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Synchronous machine controller |
JP2013258809A (en) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | Nissan Motor Co Ltd | Motor control device |
JP2014230486A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | イエフペ エネルジ ヌヴェルIfp Energies Nouvelles | Method and system of internal temperatures determination in synchronous electric machine using state observers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019146746A1 (en) | 2019-08-01 |
JP7028656B2 (en) | 2022-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6333772B2 (en) | Synchronous motor temperature estimation device | |
Sarikhani et al. | Inter-turn fault detection in PM synchronous machines by physics-based back electromotive force estimation | |
US9806656B1 (en) | Fault tolerant phase current measurement for motor control systems | |
JP5782449B2 (en) | PMSM controller | |
KR101961106B1 (en) | Sensorless control method and apparatus thereof | |
KR101438638B1 (en) | Apparatus of controlling vehicle provided with motor and method thereof | |
EP2930843B1 (en) | Phase current measurement diagnostic | |
CN105308851B (en) | Estimate the application of the method for the Angle Position of the rotor of polyphase rotating machine and the control to the polyphase inverter for this motor | |
EP2706659A1 (en) | System for correcting an estimated position of a rotor of an electrical machine | |
KR20130060047A (en) | Control method of hybrid vehicle | |
BR102012025991B1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR ESTIMATING THE ROTOR ANGLE OF AN ELECTRICAL MACHINE | |
JP2012522238A (en) | Method and apparatus for diagnosing functional failure of angular position measurement sensor of multiphase rotating electrical equipment | |
Bourogaoui et al. | An effective encoder fault detection in PMSM drives at different speed ranges | |
JP2007315994A (en) | Method for detecting changes in temperature of a rotary electrical machine, and a device thereof | |
CN113794406B (en) | Motor rotor position determining method and device based on excitation system | |
WO2019146746A1 (en) | Estimation device and estimation method | |
JP7518818B2 (en) | Method, control device and inverter for determining a correction value representative of the angular difference between the estimated position and the actual position of the d-axis - Patents.com | |
KR102359677B1 (en) | Rotor initial angle estimation device and method | |
JP6477147B2 (en) | Method for measuring the amount of flux linkage in a permanent magnet motor, program for measuring the amount of flux linkage in a permanent magnet motor, and device for measuring the amount of flux linkage in a permanent magnet motor | |
JP2005295737A (en) | Control unit of stepping motor | |
CN109699197B (en) | Method for estimating the position and speed of the rotor of an alternating current machine of a motor vehicle and corresponding system | |
JP6108114B2 (en) | Control device for permanent magnet type synchronous motor | |
WO2016092910A1 (en) | Control device and control method | |
Rolek et al. | Robust speed estimation of an induction motor under the conditions of rotor time constant variability due to the rotor deep-bar effect | |
Rolek et al. | Improving robustness of the MRAS-based speed estimator to variability of induction motor electromagnetic parameters resulting from the rotor deep bar effect |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201211 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7028656 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |